医学技术在动脉瘤诊断中适用性
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数字医学技术应用于腹主动脉瘤的诊断及术前规划，实质上就是运用计算机图像处理技术对腹主动脉瘤病人CT或MR等检查图像进行分割及3D成像，建立“3D数字化人体”，更加直观、准确等显示病人腹主动脉瘤及其与周围脏器、血管的毗邻关系，详细进行术前评估，选择合适的手术方式，再进行仿真手术的研究及演练，有助于提高手术的成功率［6］。例如，笔者医院采用自主设计的“腹部医学图像三维可视化系统”可对获取的CT数据进行分割及3D重建，在CT图像感兴趣区域（ROI）选择一种子点作为初始点，然后计算该种子点3×3邻域的灰度均值作为该种子区域的初始值。在人工交互的面板中设定不同的灰度阈值，每两灰度阈值之间分割出目标区域，顺次观察任务中所有图像采用两阈值后分割的结果，同时调整阈值大小，将所有目标区域大致分割出来；依此方法将腹主动脉瘤及腹腔各器官用图像程序分割的方法从CT图像中提取出来。采用表面绘制的算法，自动生成3D模型，输出为标准模板库（standardtemplatelibrary，STL）格式。通过上述数字医学技术处理的过程，分别重建出腹主动脉瘤钙化斑块、附壁血栓，可进行腹主动脉瘤相应参数的测量；建立“个体化”数字化腹主动脉瘤模型，立体直观显示腹主动脉瘤全貌，包括部位、范围、大小及与邻近重要分支血管的关系，清晰显示瘤腔内附壁血栓、粥样硬化斑块。数字化腹主动脉瘤模型的优点是立体感强，可任意旋转、缩放，还可透明化显示或透明化任意脏器、血管，便于观察不同脏器及血管的相互关系信息（图2~4）。临床医师完成腹主动脉瘤模型重建后，还可以继续将此数字化模型直接导入虚拟手术器械仿真系统，进行仿真手术研究。
数字医学技术在腹主动脉瘤腔内治疗中的价值
数字医学3D重建技术使腹主动脉瘤可视化，通过对可视化腹主动脉瘤的测量，可以明确腹主动脉瘤与最低肾动脉的距离，明确腹主动脉瘤的大小，明确瘤颈扭曲的程度，为腹主动脉瘤分型、分级。笔者医院的研究是将数字化腹主动脉瘤3D模型导入至虚拟手术器械仿真系统，建立可视化腔内隔绝术操作平台，选择合适的支架，进行可视化腔内隔绝支架植入术。应用中曾有1例ⅡB型Ⅰ级病人经数字医学技术3D重建后显示双侧髂动脉严重迂曲，最高达170，经过可视化腔内隔绝手术预演提示支架不能通过双侧髂外动脉迂曲处，勉强通过可能会穿破髂动脉，故建议病人行开放手术（图5）。另1例ⅡA型Ⅰ级腹主动脉瘤并双侧髂总动脉瘤病人，经数字医学技术3D重建后显示左髂总动脉起始处钙化斑块，可视化腔内隔绝手术预演显示植入支架后左髂动脉支架展开不全，可能导致支架打折，导致左髂动脉血流减慢，甚至血栓形成，故建议病人行开放手术治疗（图6）。在可视化手术过程中，还可以透明化腹主动脉，了解支架的位置是否覆盖肾动脉，了解支架与腹主动脉瘤颈贴合是否良好，判断内漏、移位等并发症发生的可能性。因此，通过数字医学技术，临床医生可按照术前模拟路径反复进行可视化腔内隔绝手术演练，增强成功植入支架的信心，加快操作速度，节省手术时间，降低病人与医护人员的射线吸收量。实践证明，病人临床介入DSA图片显示与可视化腔内隔绝术高度一致，支架植入位置准确，未出现严重并发症［3］。
数字医学技术在腹主动脉瘤开放手术中的应用价值
借助数字医学3D重建技术可以将腹主动脉瘤病人“数字化”，3D数字化人体模型可清晰显示瘤颈粥样硬化斑块、瘤腔内附壁血栓，能准确测量腹主动脉瘤最大内径、近远端瘤颈内径、右髂总动脉内径、左髂总动脉内径、近远端瘤颈长度、腹主动脉瘤近端瘤颈成角等参数，进行数字化分型、分级，有助于临床医师的诊断及手术前的评估，合理选择手术径路，进行严密的手术规划，临床医师术前可根据动脉瘤近端瘤颈长度及双侧髂总动脉直径的测量结果，预先选择好Y型人工血管型号，节省术中测量的时间。通过透明化不感兴趣的器官能直观清晰地了解腹主动脉瘤的位置、大小，预设切口位置及长度以利于最佳显露术野。还可以术前分析腹主动脉近端瘤颈及双侧髂总动脉钙化情况，预先选择血管壁弹性良好的平面进行阻断及吻合人工血管，有利于与人工血管严密吻合，避免术后出现血管吻合口出血、假性动脉瘤形成甚至破裂，出现致命性的并发症。了解腹主动脉瘤与下腔静脉、左肾静脉的毗邻关系，后两者是否存在变异，术中避免误伤。经过3D仿真人工血管置换手术的反复“彩排”，使手术组医生熟悉病人解剖，熟练手术步骤，有利于临床手术过程中的配合，缩短各内脏动脉阻断时间，降低缺血再灌注损伤。通过术前3D仿真手术“彩排”，病人及家属比较容易理解手术过程，加强医患的沟通，减少不必要的纠纷（图7）。目前，腹主动脉瘤数字可视化仿真技术的研究，仅从医学影像和图像处理的角度去考虑手术的过程，尚未形成完全真实手术操作场景中一些生物力学的形变及碰撞。但由于是通过数字医学技术3D重建的立体模型、图片均来自于临床真实病人的螺旋CTA图片，使得腹腔脏器解剖数字化、个体化、立体化，取代了传统碳素笔手描线平面解剖图［10］，为医生了解器官内部结构、选择手术路径选择及定位病灶等提供了真实的模拟；通过3D模拟演示腹主动脉瘤的各种手术，可以为课堂的教学以及研究生、实习医生、进修生的教学提供较为真实直观的手术情景；为远程会诊、机器人手术奠定基础。
展望
目前具有代表性、相对成熟的SURGM［11］心血管外科手术规划系统，是一个基于医学图像的外科手术规划软件，利用虚拟现实技术在几何模型上方便地构造想象中的手术模型,然后利用软件的CFD功能对既定的手术模型进行血流动力学数值模拟，分析不同术式或手术参数对术后血流动力学的影响，从而达到从血流动力学的角度来优化手术的目的。数字医学技术在腹主动脉瘤诊断及手术治疗的应用刚刚起步，随着数字医学技术研究的深入，血流动力学改变及仿真手术弹性应变等问题将会得到进一步解决，临床医生可以进行术前手术规划、仿真预演，增加腹主动脉瘤手术治疗的成功率。还可建立腹主动脉瘤仿真开放及腔内隔绝手术数据库及外科手术网络平台，扩展到远程术前指导、术中导航，最终促进从信息咨询和远程会诊过渡到实质性的诊疗技术和手术操作的完成、实现应用达芬奇机器人进行开放及腔内隔绝手术，开创数字医学技术新时代。
作者：罗云峰 张普生